CC BY
14
УДК 621.313.3: 621.314.5: 621.316.5 ББК 31.277
М.Г. ПОПОВ, М.Д. ТАРАСЕВИЧ, А.В. БОГДАНОВ, А.А. ЛАПИДУС, КН. СЕМЕНОВ, А.В. ТЕРЁШКИН, О.А. ВАСИЛЬЕВА
АЛГОРИТМ ВЫЯВЛЕНИЯ ПОВРЕЖДЕНИЙ В ЦЕПЯХ ТИРИСТОРНОЙ СИСТЕМЫ ВОЗБУЖДЕНИЯ
Ключевые слова: тиристорная система возбуждения, повреждение тиристорного выпрямительного преобразователя, алгоритм выявления повреждений в тири-сторном выпрямительном преобразователе.
В работе исследуется алгоритм выявления повреждений в преобразовательном мосту тиристорной системы возбуждения, основанный на контроле фазных токов до тиристорного моста и выпрямленного тока ротора синхронной машины. Для идентификации повреждений используются следующие признаки аварийных ситуаций: изменение нормального порядка чередования фазных токов, увеличение длительности протекания фазного тока в контролируемом направлении, превышение уровня фазных токов и тока моста заданных параметров срабатывания (уставок), а также контроль свободных составляющих в фазных токах. Предлагаемый авторами алгоритм защиты цепей системы возбуждения с тиристорными статическими преобразователями позволяет выявить пробой и обрыв тиристора (группы тиристоров), а также короткое замыкание на полюсах моста.
Введение. Анормальная работа систем возбуждения синхронных машин ухудшает качество электроэнергии, приводит к непредусмотренному перераспределению потоков мощности в электрических сетях и, как следствие, к возможному нарушению устойчивости параллельной работы генераторов электрических станций или отдельных частей единой энергосистемы [8, 15-18].
Для выявления повреждений в системе возбуждения синхронных машин традиционно применяются специализированные схемы и методы контроля замыкания в цепи ротора в одной точке1 [20, 21]. Это обусловлено особенностями протекания переходных процессов и растекания токов в цепях с релей-но-импульсными источниками.
Для защиты от короткого замыкания обмотки ротора в двух точках, как правило, применяется отдельный комплект, который подключается к цепям системы возбуждения по факту выявления замыкания в одной точке. Такой подход имеет определенный недостаток - отсутствие требуемого быстродействия при коротких замыканиях обмотки ротора в двух точках. В этой связи в современной практике проектирования систем защиты и автоматики мощных синхронных генераторов актуально создание систем непрерывного контроля состояния цепей их статических (тиристорных) систем возбуждения.
Ещё одним вариантом контроля повреждения выпрямителя является контроль появления чётных гармоник в выпрямленном напряжении [7].
1 ГОСТ 21558-2000. Системы возбуждения турбогенераторов, гидрогенераторов и синхронных компенсаторов. Общие технические условия. М., 2003.
Этот метод также не позволяет определить повреждённый элемент или вид повреждения.
Однако при этом возникают трудности измерения и контроля электрических сигналов в таких гибридных электрических системах переменного и постоянного (выпрямленного) тока, которые обусловлены наличием методических и, как следствие, инструментальных погрешностей [1-6, 9]. Их влияние наиболее ярко проявляется в нестационарных режимах работы синхронной машины [10-14, 19], являющихся следствием внутренних или внешних нарушений электрических цепей ротора, статора машины. Следует отметить, что значительные методические и инструментальные погрешности при описанном выше подходе по защите цепей возбуждения не позволяют выявить такие повреждения, как пробой и обрыв тиристора (группы тиристоров) основного (тиристорного) возбудителя. В связи с этим традиционный подход в создании этого рода защит ограничивается устранением коротких (двойных) замыканий в цепях ротора, не выявляя при этом аварийные режимы работы основного (тиристорного) возбудителя.
С учетом этого в данном исследовании разработаны новые методы и алгоритмы выявления режимов короткого замыкания на полюсах тиристорного моста, а также нестационарных режимов работы системы возбуждения, обусловленных пробоем тиристоров или обрывом цепи группы тиристоров. Предлагаемые в работе методика и алгоритм выявления повреждений в тири-сторном возбудителе являются принципиально новыми и позволяют повысить качество и надежность эксплуатации статических систем возбуждения синхронных машин.
Описание объекта и методики исследований. Объектом исследования является тиристорная система возбуждения (включая автоматический регулятор) синхронного генератора G1, коммутируемого к обмотке низшего напряжения блочного трансформатора расчетной эквивалентной двухмашинной схемы электропередачи (рис. 1). Модель эквивалентной расчетной схемы электропередачи также включает в себя воздушную линию электропередачи протяженностью 200 км и номинальным напряжением 330 кВ, математическая модель которой описывается алгебраическими дифференциальными уравнениями.
Трансформаторы T1 и Т2 с номинальной мощностью 125 МВА моделируются комплексным сопротивлением (включая параметры намагничивания) и идеальным коэффициентом трансформации. Нагрузка замещается шунтом постоянного сопротивления с коэффициентом мощности cos9 = 0,92-0,93.
Номинальные параметры эквивалентного генератора энергосистемы G2: ^фном = 0,85; xd = Xq = 2,32; xd = 0,36; x d = 0,22; xq = 0,65; x\ = 0,22; Tj = 5,95 с; Td0 = 8,00 с; T \ = 0,04 с; T" q = 0,03 с.
Исследуемым объектом является тиристорный выпрямитель, выполненный по схеме трехфазного мостового выпрямителя. Модель использует стандартные блоки из библиотеки Matlab/Simulink - Thyristor (тиристор) [22].
Automatic Excitation Regulator
Regulator G2
Рис. 1. Исследуемая схема двухмашинной электропередачи
Параметры систем возбуждения с автоматическими регуляторами1, имеющими в своем составе каналы стабилизации, приняты равными2: к0и = 50 ед. возб. ном. / ед. напр. стат.; к1и = 3,6 ед. возб. ном. / (ед. напр. стат.-с); к0ю = 1,5 ед. возб. ном. / (рад/с); к1ю = 3,5 ед. возб. ном. / (рад/с2); к1гу = 1,25 ед. возб. ном. / ед. тока возб.
Рассмотрим наиболее характерные виды повреждений тиристорного выпрямителя. К ним прежде всего следует отнести пробои тиристора, обрыв плеча или цепи управления, сопровождающиеся электрическим разрывом плеча моста из-за неоткрытия тиристоров.
При пробое тиристора происходит увеличение фазных токов. Величина фазных токов в этом режиме может достигать 5-10 кратностей номинального тока. Максимум тока соответствует нулевой разности фазных ЭДС коммутируемого контура «фаза-фаза», при этом напряжение моста становится равным нулю. Основным признаком пробоя тиристора является многократное увеличение величины фазных токов по сравнению с выпрямленным током. Если использовать знаки фазных токов, то по ним можно определить тиристор (группу), в котором произошел пробой.
В свою очередь, обрыв цепи плеча может произойти вследствие перегорания плавкого предохранителя. При этом исчезают полуволны фазного тока в анормальной фазе и появляются гармоники частоты 50 Гц и выше на сторо-
G2
1 IEEE 421.5-2005. Recommended practice for excitation system models for power system stability studies. IEEE Power Engineering Society, New York, USA, 2006;
СТО 59012820.29.160.20.001-2012. Стандарт организации Требования к системам возбуждения и автоматическим регуляторам возбуждения сильного действия синхронных генераторов (в ред. изменения, введенного в действие приказом ОАО «СО ЕЭС» от 14.07.2015 г. № 225). М., 2012.
2 Ед. возб. ном. - единица напряжения возбуждения номинальная; ед. напр. стат. -единица напряжения статора; ед. тока возб. - единица тока возбуждения номинальная.
не постоянного тока, изменяется порядок чередования блоков фазного тока по сравнению с порядком при нормальной коммутации. Дополнительным признаком такого повреждения является тот факт, что длительность прохождения тока через тиристоры будет различной при пробое и обрыве. Таким образом, отличительным признаком является временной интервал.
Основные признаки анормальных и аварийных режимов тиристор-ного возбудителя. Начальным этапом разработки алгоритма выявления повреждений в тиристорном возбудителе является выбор контролируемых сигналов, которые позволяют однозначно определить тип повреждения. Наиболее надежными сигналами для распознавания аварийных ситуаций в преобразовательном мосту являются фазные токи и выпрямленный ток моста.
В синтезируемом авторами алгоритме используются следующие признаки анормальных и аварийных режимов:
- нарушение нормального порядка чередования фазных токов;
- увеличение длительности протекания фазного тока;
- увеличение фазных токов (в любой комбинации) свыше уставки;
- увеличение амплитуды тока моста свыше уставки.
Нормальный порядок чередования фазных токов можно записать как
(+ ¡а и - ¡с), (+ ¡Ь и - ¡с), (+ ¡Ь и - 1а), (+ ¡с и - 1а), (+ ¡с и - ¡ь), (+ ¡а и - ¡ь), (+ ¡а и - ¡с).
Таким образом, если в устройстве запоминать комбинации токов, существующих в данный момент, и сравнить их с новой, то, используя известную нормальную последовательность токов, можно выявить сам факт нарушения нормальной последовательности и зафиксировать возникшую при нарушении последовательность фазных токов.
В отличие от предыдущего признак увеличения длительности протекания фазного тока изменяется непрерывно, поэтому для использования его необходимо ввести некоторые области изменения, каждая из которых будет характеризовать некоторую совокупность нарушений работы моста. На данной стадии разработок было решено для простоты ввести только одну градацию данного признака, а именно: сравнивать реальную длительность протекания полуволны тока с уставкой, равной 160 электрическим градусам.
Признак увеличения амплитуды фазных токов используется для выявления нарушений, сопровождающихся сверхтоками. В совокупности с другими признаками и при правильном выборе уставки это обеспечивает однозначность распознавания вида повреждения. В работе уставка выбрана равной двукратному номинальному значению тока (обеспечение удвоенной кратности возбуждения по требованиям ПУЭ [20]).
Признак увеличения амплитуды выпрямленного тока непрерывно изменяется. Однако при правильном выборе уставки он позволяет однозначно разграничивать повреждения внутри моста и повреждения вне моста, сопровождаемые сверхтоками. Поэтому данный признак можно использовать в качестве «блокировки». В этом случае величина уставки должна быть несколько ниже уставки предыдущего признака. Однако в дальнейшем для краткости везде принимается, что эта уставка просто равна двукратному номинальному значению.
Описание алгоритма с помощью логических функций. В предыдущем разделе были описаны основные признаки анормальных и аварийных режимов
работы статической системы возбуждения с тиристорным возбудителем. Математическое описание пускового органа защиты для выявления ранее указанных видов повреждений выполнено с использованием элементарных логических операций и функций логического состояния. Такой подход к описанию алгоритма удобен при создании быстродействующих устройств защиты на основе PLC. Схема, описывающая алгоритм распознавания повреждений, представлена на рис. 2. Как видно из структурной схемы алгоритма, анализ аварийного процесса осуществляется с помощью ниже описанных логических операций.
- I I, - I, Ij + lt I . 1м
Рис. 2. Схема распознавания повреждений
Входными величинами для алгоритма являются полуволны фазных то-
ков и ток моста. Обозначим эти переменные так: + га, - 1а + гЬ, - 1а + гс, -/м. Тогда признак наличия двух фазных токов текущего момента (Р):
Р = У: ■ Уб = (+/а) • К) • [(+а) • (Ч)], (1)
Р = у2 • у = (+4) • к) • [(ЧМ-Ш (2)
Р3 = Уз • У2 = (+Ч ) • На ) • [(+4 ) • (Ч)] (3)
Р = УЛ • УЗ = (+'с) • (-а ) • [(+4 ) • (~»а )], (4)
Р = У5 • У4 = (+с) • К ) • [(+с) • На )], (5)
Р6 = Уб • У5 = (+'а ) • К ) • [(+'с ) • К )] (6)
где уI - функции, описывающие наличие двух полуволн тока для текущего момента.
Так как при работе преобразовательного моста во время коммутации тиристоров ток протекает одновременно по трем фазам, это может приводить к тому,
что две функции yj, могут одновременно принимать значение «1». Для однозначности в выражения функций F1-F6 были введены «блокировки», выделяющие в каждый момент времени наличие только двух полуволн фазных токов.
Определение признака «наличия комбинации двух токов предшествующего момента» заключается в операции запоминания переменных F1-F6 и описывается нижеследующими выражениями вида (показано на примере одной F1 из шести комбинаций):
F = (Fi + F/) • (F2 • R), (7)
где R - функция сброса.
Из системы уравнений вида (7) следует, что комбинация токов текущего момента будет запоминаться только до момента времени, пока не выявится комбинация токов последующей очередной комбинации или не организуется сигнал, соответствующий переменной сброса R.
Логическая операция выявления признака «нарушения чередования фазных токов» описывается следующими функциями (представлены только три функции из двадцати четырёх, остальные записываются аналогично):
= Fi • F/, (8)
S22 = F6, • F//, (9)
¿24 = F6 • Fv (10)
Функции Sj описывают пропуск открытия тиристоров (1 - VS4, VS6; S2 -VS5, VS6; S3 - VS6; S5 - VS1, VS5; ¿6 - VS6, VS1; S7 - VS1; S10 - VS6, VS2; S11 - VS1, VS2; S12 - VS2; S13 - VS3; S14 - VS1, VS3; S15 - VS2, VS3; Sn - VS3, VS4; S18 - VS4; S20 - VS2, VS4; S2! - VS3, VS5; S22 - VS4, VS5; S23 - VS5).
Выявление признака «длительности» (далее - D), т.е. превышения полуволной фазного тока длительности 160 электрических градусов (функции D1-D6), можно разбить на две последовательные логические операции. Одна заключается в задержке входных сигналов + ia, - ic, + ib, - ia, + ic, - ib на время, равное 160 электрических градусов. Обозначим переменные этой операции как t1, t2, t3, t4, t5, t6. Другая операция является конъюнкцией переменных, соответствующих полуволнам фазных токов (+ ia, - ic, + ib, - ia, + ic, - jb), и переменных, являющихся инверсией функций t1, t2, t3, t4, t5, t6.
Следовательно, функции D1 и D4 описываются следующим образом:
D = (+ia ) • ^ (11)
D4 = (+ia ) • 14 . (12)
Выражения представлены для полуволн фазы А, выражения для полуволн токов фазы B (функции D2, D5) и фазы C (функции D3, D6) аналогичны.
Логические операции запоминания признаков нарушения длительности Dj-Djv происходят сразу после появления признаков D1-D6 и существуют до момента следующей по очереди комбинации токов или до сигнала, соответствующего переменной R:
dn = (Dk + D'n ) • ( F • R ), (13)
где индексы N, k и q в выражении (13) принимают те же значения, что и в выражениях вида (7).
Фактор пропуска открытия двух тиристоров соответствует совпадению признаков нарушения длительности у двух полуволн фазных токов и описывается для фаз A и C следующими функциями (выражения для других комбинаций полуволн фазных токов аналогичны):
¿25 = D ■ d2 = (+ia ) • к) • ¡2, (14)
= D, ■ D5 = (-ia ) ■ (+ic) ■ ¡4 ■ ¡5, (15)
Функции Si описывают пропуск открытия тиристоров (S25 - VS3, VS4; S26 -VS4, VS5; S27 - VS5, VS6; S28 - VS6, VS1; S29 - VS1, VS2; S30 - VS2, VS3).
Пробой тиристорного преобразователя характеризуется появлением признака превышения амплитуды (далее B) и выявлением полуволн фазных токов текущего момента:
S30+* = Fk ■ Bout, (16)
где k =1, 2, ..., 6; S31, S32, S33, S34, S35, S36 - функции, описывающие пробой тиристоров VS1, VS2, VS3, VS4, VS5, VS6, соответственно; Bout - операция «запрета», равная
Bout = bf ■ bM ■ R, (17)
где BiM - функция, описывающая увеличение выпрямленного тока выше уставки; BiF - функция, описывающая выявление признака превышения амплитуды фазных токов и заключающаяся в решении следующих уравнений:
BlP =Ю,если^< ,JW (18)
I1, если iF > 2iFном ,
где iF - амплитуда какого-либо фазного тока.
Запаздывание открытия тиристоров соответствует комбинации наличия признака «нарушения длительности в предыдущий момент» и признака «наличия комбинации двух полуволн фазных токов текущего момента»:
S36+* = D* ■ D ■ F*, (19)
где k = 1, 2, ..., 6; D - функция, описывающая дизъюнкцию переменных DI, Dn, Dm, Div, DV и DVI; DM = (D + D') ■ R - операция памяти функции D; S37, S38, S39, S40, S41, S42 - функции, описывающие запаздывание открытия тиристоров VS2, VS3, VS4, VS5, VS6, VS7, соответственно.
Короткое замыкание на полюсах выпрямительного моста описывается конъюнкцией признаков B фазных токов и тока моста:
S43 = B,F ■ BM . (20)
С помощью данного алгоритма распознается и запоминается первопричина нарушения, а также вся последовательность нарушений. Следовательно, очень важно своевременное восстановление схемы в исходное состояние после выдачи какой-либо информации. Для этого в алгоритм вводится функция сброса R, назначение которой - обнуление всех ячеек памяти, т.е. восстановление схемы в исходное состояние.
Функциональная схема разработанного алгоритма, описываемая логическими выражениями (1)-(20), изображена на рис. 3.
Ь ь Ь
1
ъ
О
о, о,, о,,, о|у
ф
й и ж: [рр'
0 "Й й
р ."й 0
II [3 т 0
52, 5, 515 5, 52. 512
I -„ ъ, -„ -д _-¡7 __... ч_* 5..'5. 15 51П '5, " 5,, "5, ,
Рис. 3. Функционально-логическая схема алгоритма
Результаты исследования алгоритма в нестационарных режимах.
Исследование алгоритма (рис. 3) произведем с помощью модели, разработанной в программе Ма1;1аЬ/81тиНпк. Выходным сигналом алгоритма является вектор из 43 логических элементов, где ненулевое значение имеет выявленный признак, описываемый выражениями (1)-(25).
Рассмотрим два наиболее характерных аварийных режима работы тири-сторного выпрямителя, обусловленных пробоем тиристора У83 (рис. 4, а), а также обрывом тиристоров У83 и У84 (рис. 4, б) на расчётных интервалах времени с 0,6 по 0,8 с.
Из анализа осциллограммы фазных токов в аварийном режиме пробоя тиристора (рис. 4, а) следует, что в момент пробоя тиристора происходит увеличение фазных токов + ¡с и - 4, что соответствует ранее описанным признакам для случая пробоя тиристора У83. При этом пусковым органом защиты спустя 5 мс было зафиксировано событие 5э3, соответствующее пробою тиристора У83.
В свою очередь, анализ расчетной осциллограммы фазных токов (рис. 4, б) в нестационарном режиме работы системы возбуждения, обусловленном обрывом тиристоров, показал, что на расчётном интервале времени с 0,6 по 0,8 с
^ о
о о
о, о
о, о,
после обрыва происходит пропадание токов через тиристоры У83 и У84. Этот признак £22 был зафиксирован пусковым органом защиты от повреждений в цепях тиристорного возбудителя в течение 25 мс относительно начала аварийного события. В обоих расчетных случаях благодаря оригинальному математическому описанию алгоритма функционирования измерительного и пускового органов защиты её быстродействие составляет не более 30 мс.
РЬж сиггеп! (р.и.)
а
Ишве сштетй (р.и.) 822
0,60 0,61 0,61 0,62 0,62 0,63 0,63 0,64 0,64 0,65 0,65 0,66 0,66 б
Рис. 4. Осциллограммы фазных токов и выходной логический сигнал защиты при пробое тиристора У83 (а) и обрыве тиристоров У83 и У84 (б)
Следует отметить, что однократность срабатывания пускового органа защиты, как это показано на вышеприведенных на рис. 4, а и б, обусловлена исходной постановкой задачи - выявление первоначальной причины аварийного режима работы тиристорного возбудителя. Однократность срабатывания также позволяет использовать для выявления повреждения схемы с «классическими» фазными электромагнитными трансформаторами тока. Фиксация повреждения происходит до момента их насыщения. Для повышения надеж-
ности функционирования защиты может быть рекомендовано применение расширенной фиксации обнаруженных признаков аварийного состояния тиристоров (тиристорных групп моста) с сохранением их в журнале аварийных событий микропроцессорного устройства контроля, защиты и автоматики.
Выводы. В работе предлагаются и обосновываются методика и алгоритм пускового органа защиты цепей системы возбуждения с тиристорным возбудителем. Алгоритм описан с помощью элементарных логических операций и элементов комбинаторной логики с целью упрощения его внедрения в программируемые контроллеры PLC.
Разработана математическая модель пускового органа защиты и на ней проверена работа алгоритма в характерных аварийных режимах работы статической системы возбуждения с тиристорным возбудителем. Установлено, что реакция проектируемой системы защиты и автоматики в аварийном режиме составляет не более 30 мс.
Во всех исследуемых режимах подтверждена достоверность работы измерительных и пусковых органов при однократной фиксации признака аварийного состояния тиристорного возбудителя. Повышение надежности функционирования защиты возможно при фиксации всех, а не первичных обнаруженных признаков аварийного состояния тиристоров (тиристорных групп моста) с последующим сохранением их списка в журнале аварийных событий микропроцессорного устройства контроля, защиты и автоматики.
Литература
1. Ванин В.К., Ванин И.В., Попов М.Г. Повышение точности измерения первичных напряжений в энергосистемах // Вестник Чувашского университета. 2019. № 3. С. 46-52.
2. Ванин В.К., Горячевский К.С., Забоин В.Н., Попов М.Г., Халилов ФХ. Идентификация параметров силовых трансформаторов в адаптивных средствах их защиты и автоматики // Известия НТЦ Единой энергетической системы. 2018. № 2(79). С. 118-130.
3. Ванин В.К., Забоин В.Н., ПоповМ.Г., Гуревич Э.И. Идентификация параметров силового оборудования в адаптивных средствах защиты и автоматики // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. 2018. Т. 61, № 6. С. 68-76.
4. Ванин В.К., Забоин В.Н., Попов М.Г., Сиренко Н.В., Хабаров А.А. Воспроизведение токов и напряжений измерительных трансформаторов тока // Релейная защита и автоматизация. 2018. № 4(33). С. 42-45.
5.Ванин В.К., Попов М.Г. Анализ процессов в силовых и измерительных трансформаторах и коррекция их описания для различных приложений // Релейная защита и автоматизация. 2018. № 1(30). С. 39-45.
6. Ванин В.К., Попов М.Г., Попов С.О., Амбросовская Т.Д. Повышение достоверности работы измерительных цепей релейной защиты // Электрические станции. 2015. № 11. С. 30-35.
7. Горбачев Г.Н., Чаплыгин Е.Е. Промышленная электроника / под ред. В.А. Лабунцова. М.: Энергоатомиздат, 1988.
8. Захарова Е.В., Попов М.Г. Исследование статической устойчивости кольцевых объединенных энергосистем на основе структурных критериев // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. 2014. № 3. С. 15-21.
9. Пат. 2684169 РФ. Способ фильтрации тока намагничивания и воспроизведения вторичных токов многообмоточных силовых трансформаторов / Ванин В.К., Попов М.Г. № 2017123292 заявл. 30.06.2017 г.; опубл. 04.04.2019 г., Бюл. № 10.
10. Попов М.Г. Автоматизированные системы контроля качества электроэнергии распределительных сетей // Энергетик. 2003. № 12. С. 34-35.
11. Попов М. Г. Система релейной защиты управляемой межсистемной электропередачи // Научно-технические ведомости СПбГПУ. 2010. № 22(100). С. 11-19.
12. Попов М.Г., Богданов А.В. Исследование электрических процессов статических систем возбуждения синхронных машин // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. 2010. № 2(спецвыпуск). С. 25-28.
13. ПоповМ.Г., Васильева О.А., Асаинов Д.Н. Опыт внедрения цифровых технологий на ТЭЦ на базе многофункциональных измерительных приборов // Научно-технические ведомости СПбПУ. Естественные и инженерные науки. 2019. Т. 25, № 3. С. 47-58. DOI: 10.18721/JEST.25303.
14. Попов М.Г., Гараева Н.Р., Медина Гарай К.Э. Разработка методики синтеза усовершенствованных математических моделей авторансформатора // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. 2010. № 2(спецвыпуск). С. 28-30.
15. Попов М.Г., Захарова Е.В. Исследование устойчивости объединенных энергосистем на основе структурного подхода // Научно-технические ведомости СПбГПУ. 2013. № 3(178). С. 110-117.
16. Попов М.Г., Захарова Е.В. Обобщенный анализ статической устойчивости объединенных энергосистем произвольной структуры // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2014. № 5-6. С. 65-73.
17. Попов М.Г., Захарова Е.В. Поисковые исследования структурных критериев статической устойчивости сложных объединенных энергосистем // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. 2015. № 1(537). С. 37-43.
18. Попов М.Г., Захарова Е.В., Синянский И.В., Горячевский К.С. Исследование статической устойчивости сложных объединенных энергосистем произвольной структуры // Электрические станции. 2015. № 11. С. 61-69.
19. ПоповМ.Г., Козырев А.В., Орсоева А.А. Исследование асинхронного режима гидрогенераторов Бурейской ГЭС при потере возбуждения // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. 2010. № 2(спецвыпуск). С. 30-33.
20. Правила устройства электротехнических установок. 7-е изд. М.: Энергия, 2002.
21. Савченко Е.В. Системы возбуждения мощных синхронных генераторов и компенсаторов. М., 1990. 67 с.
22. Черных И.В. Моделирование электротехнических устройств в Matlab. SimPowerSys-tems и Simulink. М.: ДМК Пресс, 2007. 288 с.
ПОПОВ МАКСИМ ГЕОРГИЕВИЧ - доктор технических наук, профессор, Высшая школа высоковольтной энергетики, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Россия, Санкт-Петербург (PopovMG@eef.spbstu.ru).
ТАРАСЕВИЧ МИХАИЛ ДМИТРИЕВИЧ - аспирант, Высшая школа высоковольтной энергетики, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Россия, Санкт-Петербург (tarasevichmikhail93@gmail.com).
БОГДАНОВ АЛЕКСАНДР ВЛАДИМИРОВИЧ - старший преподаватель, Высшая школа высоковольтной энергетики, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Россия, Санкт-Петербург (al.vl.bogdanov@gmail.com).
ЛАПИДУС АЛЕКСАНДР АНАТОЛЬЕВИЧ - кандидат технических наук, доцент, Высшая школа высоковольтной энергетики, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Россия, Санкт-Петербург (lapidus_a_a@mail.ru).
СЕМЕНОВ КОНСТАНТИН НИКОЛАЕВИЧ - кандидат технических наук, доцент, Высшая школа высоковольтной энергетики, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Россия, Санкт-Петербург (semenov_k_n@mail.ru).
ТЕРЁШКИН АРТУР ВИКТОРОВИЧ - кандидат технических наук, доцент, Высшая школа высоковольтной энергетики, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Россия, Санкт-Петербург (arthur.teryoshkin@gmail.com).
ВАСИЛЬЕВА ОЛЬГА АЛЕКСЕЕВНА - кандидат технических наук, доцент, Высшая школа высоковольтной энергетики, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Россия, Санкт-Петербург (vasilieva_oa@spbstu.ru).
M. POPOV, M. TARASEVICH, A. BOGDANOV, A. LAPIDUS, K. SEMENOV, A. TERYOSHKIN, O. VASILYEVA ALGORITHM OF FAULT DETECTING IN CIRCUITS OF THE THYRISTOR EXCITATION SYSTEM
Key words: thyristor excitation system; fault of a thyristor rectifier converter; algorithm of detecting fault in a thyristor rectifier converter.
The study considers the algorithm of detection offaults in a converter bridge of thyristor excitation system. The algorithm is based on the control of phase currents before a thyristor bridge and control of rectified rotor current. To identify the fault, the following faultfeatures are used: phase disruption, increasing duration of phase current flow in the controlled direction, increasing phase currents and bridge current above pickup values (set points) and control of free components in phase currents. The suggested algorithm ofprotection of circuits of the excitation system with a static thyristor rectifier allows to detect the breakdown and the fault of a thyristor (group of thyristors), and a short circuit at the bridge poles.
References
1. Vanin V.K., Vanin I.V., Popov M.G. Povyshenie tochnosti izmereniya pervichnykh naprya-zhenii v energosistemakh [Improving the accuracy of measurement of the primary voltage in power systems]. Vestnik Chuvashskogo universiteta, 2019, no. 3, pp. 46-52.
2. Vanin V.K., Goryachevskii K.S., Zaboin V.N., Popov M.G., Khalilov F.Kh. Identifikatsiya parametrov silovykh transformatorov v adaptivnykh sredstvakh ikh zashchity i avtomatiki [Identification parameters of power transformers in an adaptive protection and automatics]. Izvestiya NTTs Edinoi energeticheskoi sistemy, 2018, no. 2(79), pp. 118-130.
3. Vanin V.K., Zaboin V.N., Popov M.G., Gurevich E.I. Identifikatsiya parametrov silovogo oborudovaniya v adaptivnykh sredstvakh zashchity i avtomatiki [Identification of parameters of electrical power in an adaptive protection and emergency automatics]. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Elektromekhanika, 2018, vol. 61, no. 6, pp. 68-76.
4. Vanin V.K., Zaboin V.N., Popov M.G., Sirenko N.V., Khabarov A.A. Vosproizvedenie tokov i napryazhenii izmeritel'nykh transformatorov toka [Reproduction of currets and voltage in measuring current transformers]. Releinaya zashchita i avtomatizatsiya, 2018, no. 4(33), pp. 42-45.
5. Vanin V.K., Popov M.G. Analiz protsessov v silovykh i izmeritel'nykh transformatorakh i korrektsiya ikh opisaniya dlya razlichnykh prilozhenii [Analysis of the processes in power and measurement transformers and correction of their description for various applications]. Releinaya zashchita i avtomatizatsiya, 2018, no. 1(30), pp. 39-45.
6. Vanin V.K., Popov M.G., Popov S.O., Ambrosovskaya T.D. Povyshenie dostovernosti raboty izmeritel'nykh tsepei releinoi zashchity [Enhancing the reliability of the relay protection circuits measurement]. Elektricheskie stantsii, 2015, no. 11, pp. 30-35.
7. Gorbachev G.N., Chaplygin E.E. Promyshlennaya elektronika [Indastrial electronics]. Moscow, 1988, Energoatom-izdat, 320 p.
8. Zakharova E.V., Popov M.G. Issledovanie staticheskoi ustoichivosti kol'tsevykh ob"edinennykh energosistem na osnove strukturnykh kriteriev [Study of static stability of ring united power systems based on structural criterias]. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Elektromekhanika, 2014, no. 3, pp. 15-21.
9. Vanin V.K., Popov M.G Sposob fil'tratsii toka namagnichivaniya i vosproizvedeniya vtorichnykh tokov mnogoobmotochnykhsilovykh transformatorov [Method of filtering magnetization current and reproducing secondary currents of multi-winding transformers]. Patent RF, no. 2684169, 2019.
10. Popov M.G. Avtomatizirovannye sistemy kontrolya kachestva elektroenergii rasprede-litel'nykh setei [Automated systems of power quality control of distribution networks]. Energetik, 2003, no. 12, pp. 34-35.
11. Popov M.G. Sistema releinoi zashchity upravlyaemoi mezhsistemnoi elektroperedachi [Relay protection system for controlled intersystem power transmission]. Nauchno-tekhnicheskie vedomosti SPbGPU, 2010, no. 22(100), pp. 11-19.
12. Popov M.G., Bogdanov A.V. Issledovanie elektricheskikh protsessov staticheskikh sistem voz-buzhdeniya sinkhronnykh mashin [Study of electrical processes of static excitation systems of synchronous machines]. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Elektromekhanika, 2010, no. 2(Special Iss.), pp. 25-28.
13. Popov M.G., Vasil'eva O.A., Asainov D.N. Opyt vnedreniya tsifrovykh tekhnologii na TETS na baze mnogofunktsional'nykh izmeritel'nykh priborov [Introductance experience of digital technologies on
the basis of multifunctional measuring meters at power station]. Nauchno-tekhnicheskie vedomosti SPbPU. Estestvennye i inzhenernye nauki, 2019, vol. 25, no. 3, pp. 47-58. doi: 10.18721/JEST.25303.
14. Popov M.G., Garaeva N.R., Medina Garai K.E. Razrabotka metodiki sinteza usover-shenstvovannykh matematicheskikh modelei avtoransformatora [Development of a synthesis methodology for advanced mathematical models of auto transformer]. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Elektromekhanika, 2010, no. 2(spetsvypusk), pp. 28-30.
15. Popov M.G., Zakharova E.V. Issledovanie ustoichivosti ob'edinennykh energosistem na osnove strukturnogo podkhoda [Stability study of power grids based on structured approach]. Nauchno-tekhnicheskie vedomosti SPbGPU, 2013, no. 3(178), pp. 110-117.
16. Popov M.G., Zakharova E.V. Obobshchennyi analiz staticheskoi ustoichivosti ob"edi-nennykh energosistem proizvol'noi struktury [Static stability study of power grids different structure]. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Problemy energetiki, 2014, no. 5-6, pp. 65-73.
17. Popov M.G., Zakharova E.V. Poiskovye issledovaniya strukturnykh kriteriev staticheskoi ustoichivosti slozhnykh ob"edinennykh energosistem [Study of structural criteria of steady state stability of complex integrated power systems]. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Elektromekhanika, 2015, no. 1(537), pp. 37-43.
18. Popov M.G., Zakharova E.V., Sinyanskii I.V., Goryachevskii K.S. Issledovanie staticheskoi ustoichivosti slozhnykh ob"edinennykh energosistem proizvol'noi struktury [Research of static stability of united power systems of any structure] Elektricheskie stantsii, 2015, no. 11, pp. 61-69.
19. Popov M.G., Kozyrev A.V., Orsoeva A.A. Issledovanie asinkhronnogo rezhima gidroge-neratorov Bureiskoi GES pri potere vozbuzhdeniya [Study of the asynchronous regime of hydro generators of the Bureyskaya hydroelectric station in case of the loss of excitation]. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Elektromekhanika, 2010, no. 2(spetsvypusk), pp. 30-33.
20. Pravila ustroistva elektrotekhnicheskikh ustanovok. 7-e izd [Electrical Installation Rules. 7th ed.]. Moscow, Energiya Publ., 2002.
21. Savchenko E.V. Sistemy vozbuzhdeniya moshchnykh sinkhronnykh generatorov i kompensatorov [Excitation systems of powerful synchronous generators and compensators]. Moscow, 1990, 67 p.
22. Chernykh I.V. Modelirovanie elektrotekhnicheskih system v Matlab. SimPowerSystems ISi-mulink [Modeling of electrical systems in Matlab. SimPowerSystems and Simulink]. Moscow, 2007, DMK Press, 288 p.
POPOV MAKSIM - Doctor of Technical Sciences, Professor of Higher School of High Voltage Energy, Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University, Russia, St. Petersburg (popovmg@eef.spbstu.ru).
TARASEVICH MIKHAIL - Post-Graduate Student, Higher School of High Voltage Energy, Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University, Russia, St. Petersburg (tarasevichmikhail93@gmail.com).
BOGDANOV ALEKSANDR - Senior Lecturer, Higher School of High Voltage Energy, Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University, Russia, St. Petersburg (al.vl.bogdanov@gmail.com).
LAPIDUS ALEKSANDR - Candidate of Technical Sciences, Assistant Professor of Higher school of High Voltage Energy, Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University, Russia, St. Petersburg (lapidus_a_a@mail.ru).
SEMENOV KONSTANTIN - Candidate of Technical Sciences, Assistant Professor of Higher School of High Voltage Energy, Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University, Russia, St. Petersburg (semenov_k_n@mail.ru).
TERYOSHKIN ARTUR - Candidate of Technical Sciences, Assistant Professor of Higher School of High Voltage Energy, Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University, Russia, St. Petersburg (arthur.teryoshkin@gmail.com).
VASILYEVA OLGA - Candidate of Technical Sciences, Assistant Professor, Higher School of High Voltage Energy, Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University, Russia, St. Petersburg (vasilieva_oa@spbstu.ru).
Формат цитирования: Попов М.Г., Тарасевич М.Д., Богданов А.В., Лапидус А.А., Семенов К.Н., Терёшкин А.В., Васильева О.А. Алгоритм выявления повреждений в цепях тиристор-ной системы возбуждения // Вестник Чувашского университета. - 2020. - № 1. - С. 167-179.
